概述

本章目的是展示如何充分利用VL53L5CX傳感器的高級(jí)特性，通過結(jié)合運(yùn)動(dòng)指示器和閾值檢測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定場(chǎng)景的精確監(jiān)控。首先，程序通過特定的配置，確保了傳感器能夠在特定的分辨率下工作，同時(shí)還可調(diào)整用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的最小和最大距離。其次，一旦在傳感器的視野中檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)，并且該運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度超出了預(yù)先設(shè)置的閾值，那么這種情況將被認(rèn)為是一個(gè)有效的運(yùn)動(dòng)事件。最后，該程序不僅會(huì)捕獲這些事件，還會(huì)詳細(xì)地顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)動(dòng)發(fā)生在哪個(gè)區(qū)域，以及運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度如何。這種結(jié)合使用多種功能的方法，使得VL53L5CX傳感器在各種應(yīng)用場(chǎng)景中都能提供高效、準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)結(jié)果。

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視頻教學(xué)

[https://www.bilibili.com/video/BV1Lj411x7Sg/

樣品申請(qǐng)

[https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#

源碼下載

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/88431356]

生成STM32CUBEMX

選擇MCU

測(cè)試版所用的MCU為STM32G431CB。

串口配置

查看原理圖，PA9和PA10設(shè)置為開發(fā)板的串口。

配置串口。

IIC配置

在這個(gè)應(yīng)用中，VL53L5CX模塊通過I2C（IIC）接口與主控器通信。具體來說，VL53L5CX模塊的I2C引腳連接到主控器的PA8和PB5兩個(gè)IO口。

配置IIC為快速模式，速度為400k。

INT設(shè)置

自主模式可以通過獲取INT管腳進(jìn)行判斷數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好。

配置PB4為輸入模式。

配置使能與復(fù)位

驅(qū)動(dòng)中有對(duì)模塊進(jìn)行復(fù)位的操作。

配置PB15和PB3為輸出管腳。

X-CUBE-TOF1

本節(jié)介紹在不需要使用樣例應(yīng)用時(shí)如何使用STM32CubeMX將X-CUBE-TOF1軟件包添加到項(xiàng)目中。有了這樣的設(shè)置，就只配置了驅(qū)動(dòng)層。

由于需要自主模式，所以可以不開啟主程序TOF執(zhí)行代碼。

修改堆棧大小。

串口重定向

打開魔術(shù)棒，勾選MicroLIB

在main.c中，添加頭文件，若不添加會(huì)出現(xiàn) identifier "FILE" is undefined報(bào)錯(cuò)。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

函數(shù)聲明和串口重定向：

/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch, FILE *f){
	HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
	return ch;
}
/* USER CODE END PFP */

代碼配置

在custom_ranging_sensor.c代碼中，有IO口驅(qū)動(dòng)VL53L5CX進(jìn)行復(fù)位的代碼，由于沒有配置對(duì)應(yīng)的IO，所以需要注釋掉。

由于沒加載串口定義，所以注釋掉#include "custom.h"

檢測(cè)流程

1. 初始化變量:
   ○ 創(chuàng)建相關(guān)變量，如狀態(tài)(status)、運(yùn)動(dòng)配置(motion_config)、設(shè)備對(duì)象(pL5obj)和結(jié)果數(shù)據(jù)(Results)。
2. 配置運(yùn)動(dòng)指示器:
   ○ 使用8x8的分辨率初始化運(yùn)動(dòng)指示器。
   ○ 設(shè)置用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的最小和最大距離（在這里，是設(shè)置為1000mm到2000mm）。
   ○ 如果用戶需要改變分辨率，他也需要更新運(yùn)動(dòng)指示器的分辨率（代碼中此部分被注釋掉了）。
3. 設(shè)備配置:
   ○ 設(shè)置設(shè)備的分辨率為8x8。
   ○ 將設(shè)備設(shè)置為自主測(cè)距模式。
   ○ 設(shè)置測(cè)距頻率為2Hz。
   ○ 設(shè)置集成時(shí)間為10ms以降低功耗。
4. 配置檢測(cè)閾值:
   ○ 對(duì)于8x8的分辨率，我們希望每個(gè)區(qū)域有一個(gè)閾值。
   ○ 初始化閾值數(shù)組。
   ○ 為所有64個(gè)區(qū)域設(shè)置閾值，當(dāng)運(yùn)動(dòng)指示器的值超過44時(shí)，將其視為運(yùn)動(dòng)。
   ○ 將閾值數(shù)組發(fā)送到傳感器。
   ○ 啟用檢測(cè)閾值。
5. 開始測(cè)距:
   ○ 啟動(dòng)傳感器的測(cè)距功能。
   ○ 輸出消息，等待在1m到2m之間的視野中有運(yùn)動(dòng)發(fā)生。
6. 無限循環(huán)監(jiān)測(cè):
   ○ 不斷檢查數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好。
   ○ 如果數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好或者某個(gè)特定的GPIO引腳被按下，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)。
   ○ 因?yàn)閭鞲衅髂J(rèn)設(shè)置為8x8模式，所以有64個(gè)區(qū)域要打印。但這個(gè)例子中，只打印首個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)。
   ○ 如果某個(gè)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)指示器的值大于或等于44，打印該區(qū)域有運(yùn)動(dòng)發(fā)生的消息。
   通過上述流程，該程序能夠檢測(cè)并顯示在預(yù)定距離范圍內(nèi)、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度超過預(yù)定閾值的運(yùn)動(dòng)情況。

TOF代碼配置

在main.c中添加對(duì)應(yīng)頭文件。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"

#include "custom_ranging_sensor.h"
#include "vl53l5cx_plugin_motion_indicator.h"
/* USER CODE END Includes */

函數(shù)與變量定義：

/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch, FILE *f){
	HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
	return ch;
}


/* USER CODE END PFP */

添加TOF初始化。

/* USER CODE BEGIN 2 */

	uint8_t 				status, isReady, i;
	VL53L5CX_Motion_Configuration 	motion_config;	/* 運(yùn)動(dòng)配置 */
	VL53L5CX_Object_t *pL5obj = CUSTOM_RANGING_CompObj[CUSTOM_VL53L5CX];
	VL53L5CX_ResultsData 	Results;		/* 來自VL53L5CX的結(jié)果數(shù)據(jù) */

	/*********************************/
	/*   配置運(yùn)動(dòng)指示器               */
	/*********************************/

	/* 使用4x4分辨率初始化運(yùn)動(dòng)指示器 */
	status = vl53l5cx_motion_indicator_init(&pL5obj- >Dev, &motion_config, VL53L5CX_RESOLUTION_8X8);
	if(status)
	{
		printf("運(yùn)動(dòng)指示器初始化失敗，狀態(tài)碼 : %un", status);
		return status;
	}

	/* (可選) 設(shè)置用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的最小和最大距離。注意距離的限制 */
	status = vl53l5cx_motion_indicator_set_distance_motion(&pL5obj- >Dev, &motion_config, 1000, 2000);
	if(status)
	{
		printf("設(shè)置運(yùn)動(dòng)檢測(cè)距離失敗，狀態(tài)碼 : %un", status);
		return status;
	}

	/* 如果用戶需要更改分辨率，則也需要更新運(yùn)動(dòng)指示器的分辨率（此部分已注釋） */
	//status = vl53l5cx_set_resolution(&Dev, VL53L5CX_RESOLUTION_4X4);
	//status = vl53l5cx_motion_indicator_set_resolution(&Dev, &motion_config, VL53L5CX_RESOLUTION_4X4);

	/* 將設(shè)備設(shè)置為自主模式，并設(shè)置較小的集成時(shí)間以降低功耗 */
	status = vl53l5cx_set_resolution(&pL5obj- >Dev, VL53L5CX_RESOLUTION_8X8);
	status = vl53l5cx_set_ranging_mode(&pL5obj- >Dev, VL53L5CX_RANGING_MODE_AUTONOMOUS);
	status = vl53l5cx_set_ranging_frequency_hz(&pL5obj- >Dev, 2);
	status = vl53l5cx_set_integration_time_ms(&pL5obj- >Dev, 10);	

	

	/*********************************/
	/*   配置檢測(cè)閾值                 */
	/*********************************/

	/* 對(duì)于8x8的分辨率，我們希望為每個(gè)區(qū)域設(shè)置一個(gè)閾值 */
	VL53L5CX_DetectionThresholds thresholds[VL53L5CX_NB_THRESHOLDS];

	/* 將所有閾值設(shè)置為0 */
	memset(&thresholds, 0, sizeof(thresholds));

	/* 為所有64個(gè)區(qū)域設(shè)置閾值 */
	for(i = 0; i < 64; i++){
		thresholds[i].zone_num = i;
		thresholds[i].measurement = VL53L5CX_MOTION_INDICATOR;
		thresholds[i].type = VL53L5CX_GREATER_THAN_MAX_CHECKER;
		thresholds[i].mathematic_operation = VL53L5CX_OPERATION_NONE;

		/* 示例值44，超過此值的運(yùn)動(dòng)將被認(rèn)為是移動(dòng) */
		thresholds[i].param_low_thresh = 44;
		thresholds[i].param_high_thresh = 44;
	}

	/* 明確標(biāo)記最后一個(gè)閾值。因?yàn)槲覀冇?4個(gè)檢查器，所以最后一個(gè)是第63個(gè) */
	thresholds[63].zone_num = VL53L5CX_LAST_THRESHOLD | thresholds[63].zone_num;

	/* 將閾值數(shù)組發(fā)送到傳感器 */
	vl53l5cx_set_detection_thresholds(&pL5obj- >Dev, thresholds);

	/* 啟用檢測(cè)閾值 */
	vl53l5cx_set_detection_thresholds_enable(&pL5obj- >Dev, 1);	


	/* 開始測(cè)距 */
	status = vl53l5cx_start_ranging(&pL5obj- >Dev);
	printf("等待在1m和2m之間的視場(chǎng)中發(fā)生的運(yùn)動(dòng)...n");	
	
	
  /* USER CODE END 2 */

主程序

主程序來獲取對(duì)應(yīng)的isReady位狀態(tài)來判定數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好或者判斷INT的IO狀態(tài)也可。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		if(HAL_GPIO_ReadPin  ( GPIOB, GPIO_PIN_4) ==0)		
//		status = vl53l5cx_check_data_ready(&pL5obj- >Dev, &isReady);			
//		if(isReady)
		{
			/* 獲取測(cè)距數(shù)據(jù) */
			vl53l5cx_get_ranging_data(&pL5obj- >Dev, &Results);

			/* 默認(rèn)情況下，傳感器設(shè)置為8x8模式，因此我們有64個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)。
			   但在此示例中，只打印了第一個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù) */
			for(i = 0; i < 64; i++)
			{
				if(Results.motion_indicator.motion[motion_config.map_id[i]] >= 44)
				{
					printf(" 在這個(gè)區(qū)域檢測(cè)到運(yùn)動(dòng) : %3d !n", i);
				}
			}
			printf("n");
		}			
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 *

演示結(jié)果

檢測(cè)運(yùn)動(dòng)情況下運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度如下所示。